DE2410226A1 - DEVICE FOR MEASURING THE SPEED OF MOVEMENT OF A CONTINUOUS OBJECT ALONG A PRE-DETERMINED TRAIL - Google Patents
DEVICE FOR MEASURING THE SPEED OF MOVEMENT OF A CONTINUOUS OBJECT ALONG A PRE-DETERMINED TRAILInfo
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30043 G/Is30043 G / Is
Stiftelsen Ins ti tutet -eör mikrovac,-3teknik vid Tekniaka Högskolan, Stockholm/SchwedenStiftelsen Ins ti tutet - e ör mikrovac, -3teknik vid Tekniaka Högskolan, Stockholm / Sweden
Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit der Bewegung eines kontinuierlichen Gegenstandes längs einer vorherbestimmten BewegungsbahnDevice for measuring the speed of movement of a continuous object along a predetermined trajectory
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit der Bewegung eines Icontinaierliehen Gegenstandes längs einer vorherbestimmten Bewegungsbahn. Die Vorrichtung besitzt zwei Fühler# die im instand voneinander längs der Bahn angeordnet und sum Erzeugen von zwei Signalen geeignet sind, die im wesentlichen von gleicher Form, al.3r in Abhängigkeit von dem Äb&tand sv/ischcn den beiden Fühlern und der Geschwindigkeit der Bewegung des genannten Gegenstandes längs der genannten Bewegxmgsbahn zeitlich gegeneinander versetzt sind.The invention relates to a device for measuring speed the movement of an icontineal object lengthways a predetermined trajectory. The device has two sensors # which are arranged along the track in good condition and sum generating two signals are suitable, which are im essentially of the same form, al.3r depending on the Äb & tand sv / ischcn the two feelers and the speed of the Movement of said object along said movement path are staggered in time.
Derartige Geschwindigkeitsrneßvorrichtungen sind beispieIsweisö aus ßer USA-Patentschrift 3 683 157 und den französischen Patentschriften 69" 14 14G und 71 20 000 bekannt. Dort sind auch elektrische Schaltung3anordnungen angegeben, die· ralt den beidenSuch speed measuring devices are known, for example, from US Pat. No. 3,683,157 and French Pat
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Fühlern verbunden sind und dazu dienen, aufgrund des SeitK^stande3 zwischen den Ausgangssignaleα der beiden Fühler die Geschwindigkeit, des <1egen3tandes zu berechnen.Feelers are connected and serve, on the basis of the SeitK ^ stande3 between the output signals α of the two sensors is the speed, of the <1gen3tandes to calculate.
Die Aufgabe dor Erfindung besteht in der Schaffung einer derartigen MsΠvorrichtung, die in der Textilindustrie oder in anderen Fällen angewendet werden kann, in denen die Geschwindigkeit cat-** LUnge eines kontinuierlichen Gegenstandes aus elektrisch isolierendem oder nichtleitendem Material, beispielsweise eines Tcxtilfadens oder -garns, geiaessen warden soll, der sich ISngs einer vorherbestiifuraten Bahn bewegt. Versuche zur Verwendung von Geschvir.digkeitsineßvorrichtungen mit magnetischen oder optischen Fühlern sum Kassen der Geschwindigkeit von Textilnateriaiien, insbesondere Chemiefaserf'däen, sind jedoch für zahlreiche derartige Materialien gescheitert. Magnetische Fühler können überhaupt nicht varv/endet werden. Die bei Versuchen mit optischen Fühlern erzeugten Signale sind oft zu schwach« weil die Querschnittsflächen der reöisten Chemiefaserfäden über deren Länge nur sehr kleine Verändeiungen auf-.reisen. Daher hat es sich gezeigt, daß die bekannten Cteschv/indigkeitsineßve-rrichtungen zum Messen dar Geschwindigkeit beispielsweise eines Cbomiefaser-Endlosfadens nicht geeignet sind.The object of the invention is to provide such a device which can be used in the textile industry or in other cases in which the speed cat - length of a continuous object made of electrically insulating or non-conductive material, for example a textile thread or yarn, should be measured, which moves along a predetermined orbit. Attempts to use speed measurement devices with magnetic or optical sensors at the speed of textile materials, particularly man-made fibers , have, however, failed for many such materials. Magnetic feelers cannot be varv / ends at all. The signals generated during experiments with optical sensors are often too weak because the cross-sectional areas of the synthetic fiber threads that have been cleaned show only very small changes over their length. It has therefore been found that the known speed measuring devices are not suitable for measuring the speed of, for example, a continuous filament of carbon fiber.
GemSß der Erfindung wird der Anwendungsbereich von MeSvorrichtungon der einleitend angegebenen allgemeinen Art auch auf die Messung der Geschwindigkeit von verschiedenen Textilfaden, einschließlich von CheauLefaserfädon, ausgedehnt, indem die Vorrichtung mit Fühlern versehen wird, -die Elektroden besitzen, cV.e kuts Erfassen von elektrostatischen Ladungen auf einem kontinuierlichen Gegenstand aus elektrisch isolierendem Material geeignet sind. Dabei beruht die Erfi'dnung auf der Erkenntnis, daß swar die physikalischen Eigenschaften eines kontinuierlichen Gegenstandes aus edektrisch isolierenden oder nichtleitendem Urteilal über die Ltinge des Gegenstandes praktisch konstant sein kcVmen, die auf der Oberflache des Gegenstandes gespeicherten elektrostatitschen Ladungen dagegen normalerweise längs de» C& According to the invention, the scope of the measuring device of the general kind indicated in the introduction is also extended to the measurement of the speed of various textile threads, including Cheau fiber thread, by providing the device with sensors having electrodes, cV.e kuts detection of electrostatic charges on a continuous article of electrically insulating material. The Erfi'dnung based on the recognition that swar the physical properties of a continuous article of edektrisch insulating or non-conductive Urteilal on the Ltinge of the object practically constant be kcVmen, the data stored on the surface of the object elektrostatitschen charges, however, usually along de "C
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Standes zufällige Veränderungen aufweisen.Show random changes.
Dio in der erfindungsgemüßen Vorrichtung verwendeten Elektroden erfassen, die Veränderungen der elektrostatischen Ladungen auf der Oberfläche das Gegenstandes, indem sich das Potential Jeder Elektrode entsprechend den genannten Veränderungen verändert.The electrodes used in the device according to the invention capture the changes in electrostatic charges the surface of the object by showing the potential of each Electrode changed according to the changes mentioned.
Hachstehend werden Ausführungsbeispiele eier Erfindung anhand der beigefügten 2eichnurvj ausführlicher beschrieben. Darin zeigt:Exemplary embodiments of the invention are illustrated below the attached 2eichnurvj described in more detail. In this shows:
Fi.?. 1 schGinatisoh ein<s Ausführungsform der orfindunqagemäßen fioßvor richtung mit der zugehörigen elektrischen Schaltungsanordnung, rait der zvrei Fühler d^r Heilvorrichtung verbunden sind;Fi.?. 1 schGinatisoh an embodiment of the inventive concept fioßvor direction with the associated electrical circuit arrangement, rait the two feelers connected to the healing device are;
Fig.2 in einer Draufsicht eine^Maßvorrichtmig, die außer zwei Fühlelektroöon eine gemeinsame Abschirmelektrode beaitst undFig.2 in a plan view a ^ Maßvorrichtmig, the in addition to two sensing electronics, a common shielding electrode beaitst and
Fig. 3 schoiaatisch eine abgeänderte Meßvorrichtung mit Teilen der öttzugohörigen elektrischen Schaltuncr^Anordnung.3 shows a modified measuring device with parts of the associated electrical circuit arrangement.
In Pig.1 ist ein kontinuierlicher Gegenstand aus elektrisch iso~ lierendoin oder nichtleitendem Material mit 1 bezeichnet· Dieser Gegenstand besteht beispiolav/eise aus einem Chemie fas er faden und wird in seiner Längsrichtung über z-?ei orts'faate Auflaqor 15 und 16 bewegt. Zwischen diesen Auflagern 15 und 16 sind *swai Klektro.deη 2 und 3 angeordnet, die aus ;;a einem Blechstr«2ifen ha- »tehan, der sich quer zu dem Gegenstand 1 er3tsrockt. Y>ie beiden Elektroden'2 und 3 sind in geringen abstand unter dor Bevrogungsbahn clos Icoütünuierliehen i>egenstannes 1 und in dennon Längsrichtung in einen Abstand L voneinander angeordnet. Die Elektropan 2 und 3 sind nit je einera Vorverstärker verhandon. DiG'ic Vor^erstärjior beotehen aus ja einem Feldaffokb-O^rAnii 6 bsvf. 7 und '}& 2wei U.tor;rstän<1c-n 4,8 bzw. 5,9. Der /iuijganIn Pig. 1, a continuous object made of electrically insulating or non-conductive material is denoted by 1. This object consists, for example, of a chemical fiber and is moved in its longitudinal direction over two local supports 15 and 16 . SwaI Klektro.deη are between these supports 15 and 16 arranged * 2 and 3, the transverse er3tsrockt to the object 1 from a one ;; Blechstr "2ifen HA" Tehan. Y> he two electrodes 2 and 3 are arranged at a small distance below the bending path clos Icoütünuierliehen i> egenstannes 1 and in the longitudinal direction at a distance L from one another. The Elektropan 2 and 3 are not available with a preamplifier each. DiG'ic Vor ^ erstärjior beotehen from yes a Feldaffokb-O ^ rAnii 6 bsvf. 7 and '} & 2wei U.tor; rstän <1c-n 4.8 and 5.9, respectively. The / iuijgan
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jedes Vox.verstärkern ist mit einem weiteren Verstärker 10 bzw. 11 verhindern. DiG Ausgange der beiden Verstärker 1O bsi/. 11 sind mit jo einem Eingang eines Umsetzers 12 verbunden, dnr eine Impulsfolge erzeugt, deren Impulsfrequenz dem "c-itabitrncl zwischen clen von don beiden Elektroden 'i und 3 kommenden 7uisgangssignalen umgekehrt proportional ist. Beispielsweise kann der Umsetzer von der"in der OS-PS 3 Gf5 157 oder von der in den FR-PS G9 14146 oder PR-PS 71 20800 angegebenen Art nein. Der Ausgang de3 Umsetzers 12 ist mit einen Impulszähler 13 versahen, der die von dem Umsetzer 12 abgegebenen Inpulr.;e a^hlt. Der ZühIstarid des Zählers 13 int daher der Länge proportional, in der 3ich der Gegenstand 1 an den bpidan Fühlern 2 und 3 vorbeibevrsgt hat.Each Vox. amplify is prevented with a further amplifier 10 or 11. DiG outputs of the two amplifiers 1O bsi /. 11 are provided with jo an input of a converter 12 connected to a pulse train dnr generated whose pulse frequency of the "c-itabitrncl between Clen don two electrodes i 'and 3 coming 7uisgangssignalen is inversely proportional. For example, the converter of the" in the OS PS 3 Gf5 157 or of the type specified in FR-PS G9 14 146 or PR-PS 71 20 800 no. The output of the converter 12 is provided with a pulse counter 13 which keeps the pulse output from the converter 12. Therefore, the ZühIstarid of the counter 13 int length proportional, has vorbeibevrsgt in 3I, the article 1 to the bpidan sensors 2 and 3. FIG.
Wenn der Gegenstand 1 wie vorstehend angenommen aus elektrisch isolierenden Material besteht, sind auf ihm elektrische ladungen in einer zufälligen Verteilung Lrmr seine Lflnge vorhanden. Normalerweise werden elektrostatische Ladungen in genügender Menge auf der Oberfläche das Oacmnsf-.andos 1 erzeugt, wenn der Gagenstand von einer Spule od.dgl, abgewiekelt wird und wenn sich der Gegenstand über verschiedene Auflager bewegt, so daß zusätzlich« Einrichtungen zum Vergrößern der Menge dor auf d-r»r Oberfläche des Gegenstandes 1 vorhandenen Ladungen gewöhnlich nicht erforderlich sind. Wenn jedoch die bei der normalen Manipulation des Gegenstandes erzeugten Ladungen nicht eais .reichen, kann man eine Einrichtung zum Erzeugen von größeren Ladungen auf dem Gegenstand vorsehen. Diese Einrichtungen können aus geeigneten Gliedern aus Isolier?"?.tsrial bestallen, die von dem Gegenstand 1 während seiner Bewegung längs der vorerwähnten Dewegungabahn berührt werden und vorzugsweise in der IHhe der Meßvorrichtung angeordnet sind.If the object 1 is electrical as assumed above insulating material, there are electrical charges on it present in a random distribution noise r its length. Usually electrostatic charges become more sufficient Amount on the surface that Oacmnsf-.andos 1 generates when the Gagenstand from a coil or the like, is bent and if the object moves over different supports, so that additionally «facilities for increasing the amount dor to d-r» r Surface of the object 1 existing charges are usually not required. However, if the normal manipulation charges generated by the object are not sufficient, one can use a device for generating larger charges provide on the item. These bodies can consist of suitable limbs of insulating? "?. Tsrial, which are made by the Item 1 during its movement along the aforementioned Dewbewegungabahn be touched and preferably in the IHhe Measuring device are arranged.
Während der* Bewegung des Gegenstanden 1 zwischen den beiden Auflagern 15 und 1G nimnt die Elektrode ein sich verändernden elektrisches Potential an, dap in jsdon Augenblick von der Menge der elektrostatischen Ladunonn bostii-imt wird, die auf i.ioin derDuring the * movement of object 1 between the two Supports 15 and 1G change the electrode electrical potential at, dap in jsdon instant from the crowd the electrostatic charge is bostii-imt, which on i.ioin der
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fc t; » fc t; »
Elektrode 2 benachbarten Teil das Gegenstanden 1 gespeichert sind. Ra sich nun die Ladunger- auf der Oberfläche äozi >;eg^nstandes 1 über die Länge dos Gegenstandes imdarn, ändert sich auch das Potential der Elektrode 2 in Abhängigkeit von der Verteilung der elektrostatischen Ladungen lUnga des Gegenstandes 1, Auch die Elektrode 3 nimmt ein sich veränderndes Potential ant das von der Verteilung von Ladungen auf dem Gegenstand 1 abhangig 1εt. Die Potentiale dor beiden Elektroden 2 und 3 ändern sich daher nach einander ähnlichen Funktionen, die infolge des Abstände« L zwischen den beiden Elektroden einen Zeitabstand T ·» ~ voneiander haben, wobei ν die Geschwindigkeit der Bewegung des Gegenstandes 1 ist.Electrode 2 adjacent part of the objects 1 are stored. As the charge on the surface changes over the length of the object, the potential of the electrode 2 also changes depending on the distribution of the electrostatic charges along the object 1. The electrode 3 also takes up changing potential at t that depends on the distribution of charges on the object 1 1εt. The potentials at the two electrodes 2 and 3 therefore change in succession to functions that are similar to one another and which, as a result of the spacing "L between the two electrodes, have a time interval T" from one another, where ν is the speed of movement of the object 1.
Vorstehend wurde angenommen, daß sich die beiden Elektroden 2 und 3 in einem kleinen Abstarid unter der Bewegungsbahn des Gegenstandes 1 befinden, sp daß sie mit diesem kapazitiv gekoppelt si.id. Die Elektroden können den Gegenstand 1 aber buch mechanisch berühren» Die beiden Auflager 15 und 16 können aus Isoliermaterial bestehen. Man kann jedoch auch Auflager aur. elektrisch leitendem Material verwenden. In diesem Fall können die Auflager selbst die erforderlichen Fühlelektroden bilden.It was assumed above that the two electrodes 2 and 3 are located in a small distance below the path of movement of the object 1, so that they are capacitively coupled to it. The electrodes can, however, touch the object 1 mechanically. The two supports 15 and 16 can be made of insulating material. However, you can also use aur. Use electrically conductive material. In this case the supports themselves can form the necessary sensing electrodes.
Xn den eins sehr hohe Eingangsimpedanz besitzenden Vorverstärkern 6 und 7 werden die Ausgangosignale der Elektroden 2 und 3 ver~ stärkt. Diese Vorverstärker können aus Feldeffekt-Transistoren in Emitterschaltung bestehen» Die Ausgangs.«ignale der Vorver-* stärker werden in den normalen Spannungsverstcirkern 1o und 11 verstärkt, wobei Signale erzeugt werden, deren Amplitude» für die Zeitabstand3messung in dem Umsetzer 12 genügend, groß ist· Der Umsetzer 12 kann au3 einer automatischen VerzÖgerungaintervall-Meßvorrichtung der in einer der vorgenannten älteren Patentschriften angegebenen Art bestehen. Beispielsweise kann dor umsetzer eine Impulsfolge erzeugen, deron Impulsfrequenz dem Zeitabstand T zwischen zwei Signalen umgekehrt proportional ist. Man kann die Gesamtlänge dea Gegenstandes 1 durch den Sähler 13 bestimmen, wall die« Anzahl der von dom Umsetzer 12Xn the preamplifier with one very high input impedance 6 and 7, the output signals of electrodes 2 and 3 are ver ~ strengthens. These preamplifiers can consist of field effect transistors in a common emitter circuit. »The output.« Ignale der Vorver- * become stronger in the normal voltage amplifiers 1o and 11 amplified, whereby signals are generated whose amplitude »is large enough for the time interval 3 measurement in the converter 12. The converter 12 can be comprised of an automatic delay interval measuring device that in one of the aforementioned older patents specified type exist. For example, the converter can generate a pulse train at the pulse frequency Time interval T between two signals is inversely proportional. You can see the total length of the object 1 through the Counters 13 determine, wall the «number of dom converters 12
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an cten ZHhler abgcgebenon Impuls'» dor LSnga des an den beiden Fühlern 2 und 3 vorbeigegangene».» Gegenstandes 1 direkt proportional ist.An impulse given to the counter is given to the two Sensors 2 and 3 passed ».» Item 1 directly proportional is.
. Die in Fig.2 gezeigte reißvorrichtung besitst außer den beiden . Ftihleluktroden 2 und 3 eine geerctofce Ab3chirrcelGktrorie 14, 'äLe den Einfluß von in der Uiagebung vorhandenem elektrostatischen Ladungen und dJe kapazitive Kopplung zwischen den beiden Elektroden 2 und 3 horabrsetzt. Ferner wird dadurch dia Auflösung beim Erfassen d?*r elektrostatischen Ladungen auf dew Gegenstand 1 verbessert, was besonders zur Erzielung einer hohen Genauigkeit arv/Onscht ist.. The tear device shown in Fig.2 possesses apart from the two. Ftihleluktroden 2 and 3 a geerctofce Ab3chirrcelGktrorie 14, which suppresses the influence of electrostatic charges present in the environment and the capacitive coupling between the two electrodes 2 and 3. Furthermore, this improves the resolution when detecting the electrostatic charges on the object 1, which is particularly useful for achieving a high level of accuracy.
In den in den Figuren -1 und 2 dargestellten Ausführung3beisp~e~ lon können die Filhlelektroden in einer gedruckten Schaltung auf einem geraainaamen Substrat angeordnet sein, auf dem gegebenenfalls auch eine Gedruckte Abschirmelektrode vorhanden sein kann. Can lon In the embodiments shown in Figures 1 and 2 Ausführung3beisp ~ e ~ the Filhlelektroden in a printed circuit on a substrate geraainaamen be arranged on a printed shield can optionally be present.
Fig.3 zeigt eine andere Ausführungsform, in welcher die Fühlelektroden 2' und 3* aus je einan Stift nit kreisförmigem Querschnitt bestehen und ihnen je eine Abschirmelektrodo 17 bzw, 10 zugeordnet ist. Diese Abgchirmelektroden bastehen aus halbsylindrischen Schalen und 'lind mit dom-Ausgang de3 entsprechenden Vorverstärkers 6 bzw. 7 verbunden. Infolgedesrßn folgt dna Potential teder Abschirmelektrode annähernd dem Potential der. entsprechenden Fühlelekerode, so dafl einerseits kapazitive Kopplung zwischen der Absehirin- und der Fühleloktroda de« Signalpegel an der Fühlelektrode nicht beträchtlich herabriotst, andererseits «aber doch eine Abschirmung gegenüber äußeren elektrostatischen Feldern erziolt wird. Fig. 3 shows another embodiment in which the sensing electrodes 2 'and 3 * each consist of a pin with a circular cross-section and a shielding electrode 17 or 10 is assigned to each of them. These shielding electrodes are made up of semi-cylindrical shells and are connected to the corresponding preamplifier 6 and 7, respectively, with the dome output de3. Infolgedesrßn follows dna potential teder shield approximately the potential of the. corresponding sensing electrode, so that, on the one hand, capacitive coupling between the remote and sensing electrodes does not significantly reduce the signal level at the sensing electrode, but on the other hand, a shielding against external electrostatic fields is created.
Natürlich kann man die Meövorrichtung Insbesondere hinsichtlich dor Ausbildung dar Fuhlolöktrodan im Rahmen der Rrfindunw in verschiedenen Punkten abändern. Beispielsweise können die Fühlelektroden aus jo einem Ring bestehen, der zum leichteren Einführen eines Fadena oder dergleichen gespalten sein kann,Of course, one can use the measuring device in particular with regard to dor training for Fuhlolöktrodan as part of the Rrfindunw in change various points. For example, the Sensing electrodes consist of a ring that is easier to use Insertion of a thread or the like can be split,
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